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Technische Elektrolysen am Beispiel der Zementation 07:31 min

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Transkript Technische Elektrolysen am Beispiel der Zementation

Hallo und ganz herzlich Willkommen. In diesem Video geht es um technische Elektrolysen am Beispiel der Zementation. Die Elektrolyse. Nehmen wir eine Lösung von Kupfersulfat. Durch Anlegen einer Gleichspannung kommt es zu einem Stromfluss. Und das ist auch verständlich. Kupfersulfat ist gut wasserlöslich. Es findet Dissoziation in Kationen, Kupfer-Ionen und Anionen Sulfat-Ionen statt. Die Kupfer-Ionen sind Ladungsträger. Sie bewegen sich zur Kathode. Dort nimmt jedes Kation zwei Elektronen auf und wird zum Kupfer-Atom. Cu2+ plus zwei Elektronen reagieren zu Cu. Metallisches Kupfer scheidet sich als sogenanntes Elektrolytkupfer ab. Den Prozess nennt man Elektrolyse. Die Reaktion kann nur ablaufen, wenn von außen Energie zugeführt wird. Das geschieht durch das Anlegen einer Gleichspannung. Zementation. Ich möchte euch ein Experiment zeigen. In einem Becherglas habe ich eine Kupfersulfatlösung vorbereitet. In die Flüssigkeit wird ein Zinkstab eingetaucht. Schaut euch an, was passiert. Hübsch, nicht? Am Zinkstab scheidet sich metallisches Kupfer ab. Soweit so gut. Ist euch etwas aufgefallen? Richtig, die Reaktion läuft ohne Energiezufuhr von außen ab. Was passiert hier elektrochemisch? Cu2+ plus Zn reagieren zu Cu plus Zn2+. Auch hier entsteht aus einem Kupfer-Ion ein Kupfer-Atom. Umgekehrt wird aus einem Zink-Atom ein Zink-Ion gebildet. Erstens: Zink verdrängt das Kupfer aus seinem Salz. Zweitens: Es findet ein Elektronenübergang von den Zink-Atomen zu den Kupfer-Ionen statt. Begriffsbestimmung. Zementation: Zementieren ist ein Ausfällen eines Metalls aus einer Salzlösung. In unserem Experiment ist das Kupfer. Das Ausfällen geschieht durch ein unedles Metall. In unserem Experiment ist das Zink. Das "Standardelektrodenpotenzial" des unedlen Metalls Zink ist negativer, -0,76 Volt, als der Wert für das edlere Metall, Kupfer. Kupfer hat ein Standardelektrodenpotenzial von +0,34 Volt. Das unedle Metall geht in Lösung. Es verdrängt das edle Metall aus seinen Salzen. Das edle Metall wird ausgefällt. Die Zementation läuft ohne Energiezufuhr von außen ab. Es muss keine Spannung angelegt werden. Zementation als "Redoxreaktion". Betrachten wir die Reaktion unseres Experiments. Cu2+ plus Zn reagieren zu Cu plus Zn2+. Es ist eine Reaktion mit Elektronenübergang. Eine solche Reaktion nennt man "Redoxreaktion". Cu2+ plus zwei Elektronen reagieren zu Cu. Hier geschieht Elektronenaufnahme. Die Teilreaktion heißt Reduktion. Zn reagiert zu Zn2+ plus zwei Elektronen. Hier geschieht Elektronenabgabe. Die Teilreaktion heißt Oxidation. Nutzung der Zementation. Amalgamprobe. Es handelt sich um einen Nachweis von Quecksilber. Ein Quecksilbersalz wird mit Salzsäure versetzt. Durch Zugabe von Kupfer findet eine Redoxreaktion statt. Hg2+ plus Cu reagieren zu Hg plus Cu2+. Die Quecksilber-Ionen werden zu metallischem Quecksilber reduziert. Die Kupfer-Atome werden zu Kupfer-Ionen oxidiert. Goldgewinnung. Eine Möglichkeit der Goldgewinnung ist die Cyanidlaugerei. Dabei entstehen komplexe Gold-Ionen. Man gewinnt Gold durch Zugabe von Zink. Zwei komplexe Gold-Ionen plus ein Zink-Atom reagieren zu zwei Gold-Atomen und einem komplexen Zink-Ion. Gold1-Ionen werden zu metallischem Gold reduziert. Rauschgold. Goldpapier. Rauschgold ist falsches Gold. Man nennt es auch Knittergold. Dünne Zinkfolien werden mit einem Kupfersalz behandelt. Es kommt zu einer Oxidation des metallischen Zinks zu Zink-Ionen. Kupfer-Ionen werden zu metallischem Kupfer reduziert. Die Kupfer-Atome vermischen sich mit den Zink-Atomen der Zinkfolie. Es entsteht Messing und das sieht aus wie Gold. Das war es auch schon wieder für heute. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss! Euer André.